Können Sie anhand eines verschwommenen Fotos erkennen, ob der Fokus zu nah oder zu weit entfernt war?

Wenn Sie auf eine Fokusebene fokussieren, die weit genug vor oder hinter Ihrem Motiv liegt (relativ zur Schärfentiefe), erscheint das Motiv verschwommen. Gibt es eine Möglichkeit, allein anhand der resultierenden Unschärfe zu erkennen, ob der Fokus zu nah oder zu weit war?

BEARBEITEN: Die ursprüngliche Frage hat jetzt einige gute Antworten bekommen, aber ich habe bemerkt, dass sie ein paar Mal falsch interpretiert wurde. Das deutet darauf hin, dass es nicht klar genug gestellt wurde, also habe ich es ein wenig bearbeitet. Außerdem werde ich den Punkt weiter unten noch etwas veranschaulichen.

Nehmen Sie dieses Setup mit Motiv, Objektiv und Film oder Sensor, bei dem das Motiv scharf fokussiert ist (die Fokusebene schneidet sich damit).

Fokalebene_auf_Subjekt

Stellen Sie sich nun vor, der Fokus liegt hinter dem Motiv. Dies wird als "Back-Fokus" bezeichnet. Die Projektion des Motivs auf den Film/Sensor wird unscharf, wobei der eigentliche Konvergenzpunkt für das Licht des Motivs dahinter liegt. Lichtpunktquellen vom Motiv werden zu Scheiben (oder einer für die Blende spezifischen Bokeh-Form).

Brennebene_hinter_Subjekt

Legen Sie als Nächstes den Fokus vor das Motiv. Dies wird als "Front-Fokus" bezeichnet. Die Projektion wird wieder unscharf, aber dieses Mal, weil der Konvergenzpunkt für das Licht vom Motiv vor dem Film/Sensor liegt. Die unscharfe Projektion ist also tatsächlich invertiert.

Brennebene_vor_dem_Subjekt

Die Frage war dann, ist dieser Unterschied in der Unschärfe in irgendeiner Weise durch nichts als das resultierende Bild erkennbar?

Was den Grund für meine Frage angeht, ich drehe auf Film, sodass ich kein sofortiges Feedback zum Ergebnis habe. Ich mache mir Notizen über meine Aufnahmen, aber ich habe keine EXIF-Daten, daher sind Dinge wie Brennweite und Entfernung zum Motiv bestenfalls eine Annäherung. Manchmal fotografiere ich bei schwachem Licht und muss mich auf den manuellen Fokus verlassen. Die Dinge sehen im Sucher scharf aus, aber nach der Entwicklung stelle ich fest, dass der Fokus leicht verfehlt wurde. In der Lage zu sein, herauszufinden, ob es zu nah oder zu weit war, ist dann sehr nützlich und kann mir beibringen, ob es ein Benutzerfehler war und wie man darauf achtet, oder ob eine bestimmte Kamera oder ein bestimmtes Objektiv leichte Fokussierungsprobleme zu haben scheint und wie Das könnte ich kompensieren.

Ein wenig bearbeitet, um klarer zu machen, was ich frage (und hier geht es nicht um Flugzeuge). Wenn ich den Konvergenzpunkt für den hinteren oder vorderen Fokus falsch habe, lassen Sie es mich bitte wissen! Ich habe nicht viel Wissen über die Physik hinter der Optik.
Es wird empfohlen, Fragen zu bearbeiten, um sie zu verbessern (z. B. Klärung, Hinzufügen zusätzlicher Informationen usw.) . Das Bearbeiten einer Frage, um sie in eine andere Frage zu ändern, was dazu führt, dass eine oder mehrere Antworten ungültig werden, verstößt jedoch gegen die Stack Exchange-Richtlinie (selbst wenn Ihre ursprüngliche Frage nicht das war, was Sie beabsichtigten). Ihre letzte Änderung hier (z. B. Ändern von "Bild" in "Unschärfe") hat eine Antwort ungültig gemacht. In solchen Fällen werden Sie ermutigt , stattdessen eine neue Frage zu stellen , vielleicht mit einem Link zu dieser Frage für zusätzlichen Kontext.
@Makyen Obwohl diese Antworten nützlich sind und ich sie positiv bewertet habe, haben diejenigen, die die Antwort auf die beabsichtigte Frage lieferten, die geringste Menge an Annahmen getroffen (dh es gibt andere Elemente in anderen Entfernungen als die Themen). Leider scheint es, dass es sowieso keine eindeutige Antwort geben kann, da jede Methode, dies zu versuchen, von einigen Faktoren abhängt, die im Bild gefunden werden können oder nicht.
Relevanter Artikel des Autors von SmartDeblur, mit Beispielen: yuzhikov.com/articles/BlurredImagesRestoration2.htm

Antworten (8)

Es hängt davon ab, ob. In vielen Fällen mag es sogar ohne weitere Sehhilfen im Bild möglich sein.

Viele Objektive, wenn nicht die meisten, zeigen unterschiedliche Farblängsfehler vor und hinter der Fokusebene. Wenn Sie auf der verlinkten Seite ein wenig nach unten scrollen, sehen Sie dies anhand eines Bildes eines Fokustestdiagramms demonstriert. Bei diesem Objektiv hat die Unschärfe vor dem Fokuspunkt violette Farbsäume, während die Unschärfe hinter dem Fokuspunkt grünlich erscheint.

Wenn Sie die Eigenschaften dieses Objektivs kennen, könnten Sie nur einen sehr kleinen Teil des Bildes betrachten, wie z. B.:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

... und sagen Sie sicher, dass dieser unscharfe Bereich hinter der Fokusebene liegt.

Sie können es also nicht anhand der Unschärfe bestimmen (nach der in dieser Frage gefragt wird). Sie benötigen zusätzliche Informationen über das Objektiv und andere Aberrationen.
@ths Ich sehe nicht, dass gefragt wird, ob Sie es an der Unschärfe selbst erkennen können. Können Sie diesen Abschnitt zitieren? Ich sehe nur "von einem verschwommenen Foto" (was anders ist als nur von der Unschärfe selbst. Vielmehr ist es das Foto als Ganzes, das zufällig verschwommen ist) und "von dem resultierenden Bild" (was das erweitert, was die OP verlangt). Aber vielleicht habe ich es verpasst, oder die Frage wurde bearbeitet
Die Muttersprache von @Aethenosity OP ist wahrscheinlich nicht Englisch, aber so lese ich auch die Frage: Wenn Sie einen unscharfen Bereich in einem Bild haben, können Sie feststellen, ob er sich vor oder hinter der tatsächlichen Fokusebene befindet?
@Aethenosity Wie Sie gesagt haben und wie ich versucht habe, die Frage mit meinen eigenen Worten neu zu formulieren, wie ich es verstehe: Wenn Sie einen unscharfen Bereich in einem Bild haben, können Sie feststellen, ob er sich vor oder hinter dem befindet eigentliche Fokusebene?
@jarnbjo Ich bin in der Tat kein englischer Muttersprachler, aber wenn die Frage unklar ist, liegt dies eher an einem Mangel an Wissen über die richtigen Begriffe, um sie zu formulieren. Ihre Interpretation ist richtig. Unschärfe entsteht entweder dadurch, dass sich der Konvergenzpunkt der Lichtstrahlen hinter dem Film/Sensor (Objekt zwischen Kamera und Fokusebene) oder davor befindet (Objekt weiter als die Fokusebene). Im letzteren Fall wird die Punktlichtquelle unscharf „invertiert“. Diese Antwort nutzt dies aufgrund der unterschiedlichen Brechung für verschiedene Wellenlängen geschickt aus.
"Sie könnten nur einen sehr kleinen Teil des Bildes betrachten" Sie müssten wissen, aus welchem ​​​​Teil des Bildes es stammt. Die chromatische Aberration ist radial, also umgekehrt, je nachdem, auf welcher Seite Sie sich befinden. Auch "wie zB" ist überflüssig.
@Akkumulation: Farblängsfehler ("lila Farbsäume") sind nicht radialer Natur, obwohl ihre Stärke, wie jeder Abbildungsfehler, in verschiedenen Abständen vom Zentrum unterschiedlich sein kann. In Bereichen mit Vignettierung kann es jedoch tatsächlich weniger werden, im Gegensatz zu lateralen Aberrationen (überwiegend rot/grün), die stärker werden würden.
Ich habe mich entschieden, dies als Antwort zu akzeptieren, da es einer physikalischen Analyse der Bildunschärfe selbst am nächsten kommt. Leider funktioniert es nicht für Schwarzweiß, aber es scheint, als würde hier kein einzelnes Tool endgültig sein. Die Antwort bezüglich der Analyse der Bokeh-Formen ist ebenfalls großartig, würde jedoch davon abhängen, ob solche geeigneten Glanzlichter im Bild vorhanden sind. Auf jeden Fall stimme ich jeder nützlichen Antwort zu.

Wenn die Blende so positioniert wird, dass die Vignettierung minimiert wird, werden die Bokeh-Formen für zu weit entfernte Objekte im Vergleich zu zu nahen Objekten um 180° gedreht. (Das Blendenbild wird durch seinen Mittelpunkt reflektiert.) Wenn die Anordnung Ihrer Blendenlamellen nicht symmetrisch um den Mittelpunkt herum ist, können Sie versuchen, ein „Referenz-Bokeh“ zu finden, das deutlich näher oder weiter als die Fokusebene liegt, um es mit Glanzlichtern zu vergleichen das Motiv, um zu sehen, ob die Bokeh-Formen mit denen in der Nähe oder in der Ferne übereinstimmen.

Zu nah zu weit

Sehr schlau! Und das unabhängig von Farbe oder Schwarzweiß.
@G_H Ja, aber denken Sie daran, dass sich die Kanten der Blende und damit auch die Kanten der Boke-Form drehen, wenn Sie die Blende einstellen. Sie müssen entweder die genaue Blendeneinstellung kennen oder andere Referenzpunkte im selben Bild zum Vergleich haben.
Ich frage mich, ob es eine Kamera gibt, die eine so seltsam geformte Blende für den Autofokus verwendet?
@jarnbjo - Es ist nicht erforderlich, die genaue Blendeneinstellung am Objektiv zu kennen, da die Methode die Verwendung von "Referenz-Bokeh" innerhalb desselben Bildes beinhaltet.
@EdAvis - Es ist unwahrscheinlich, dass eine Kamera die Ausrichtung von Bokeh zum Fokussieren verwendet, weil - die Kamera nach Bokeh suchen müsste. Das Objektiv müsste ziemlich weit unscharf sein, damit Formen erkennbar sind. (Wie viele Pixel, um die Punkte eines Siebenecks im Vergleich zum einfachen Kontrast anzuzeigen.) Viele Objektive haben eine gerade Anzahl von Blendenlamellen. Die Blende dreht sich, wie Jarnbjo feststellt.

Meine Antwort befasst sich nur mit "menschlichen" Differenzierungsmöglichkeiten - das heißt: Keine Software, nur Ihre Augen und Hände.

Wenn ich keine Referenz habe (wie in: Du blendest mich, du stellst die Fokusentfernung ein, und dann kann ich nur durch den Sucher schauen, aber nichts ändern), lautet die Antwort: Es kommt darauf an, was ich sehe.

Nehmen Sie zum Beispiel eine Allee von Bäumen: einen vorne, einen dort, wo das Motiv steht, und einen in der Ferne. Wenn ich sehe, dass das Motiv nicht scharf ist, kann ich versuchen zu erkennen, ob der Baum im Vordergrund oder der im Hintergrund stärker scharf ist.

Wenn ich keine Referenz habe - z. B. wie Yaba erwähnte , wenn ich ein Foto eines Flugzeugs mit blauem Himmel im Hintergrund und ohne Vordergrund mache, kann ich es nicht genau wissen (meine Vermutung wäre, dass der Fokus jedoch zu nah ist). da Flugzeuge dazu neigen, irgendwo nahe der Unendlichkeit zu sein).


Der einfachste Weg, dies herauszufinden, besteht normalerweise darin, den Fokus leicht zu ändern und zu sehen, wo er sich befindet (wiederum funktioniert dies besser mit einer Referenz als ohne).

Aber im Allgemeinen gibt es keine sichere Möglichkeit zur Unterscheidung - ein zu kurzer Fokusabstand führt nicht zu einer (signifikant) anderen Unschärfe als ein zu langer Fokusabstand.

Ob das Flugzeug zu weit oder zu nah ist, lässt sich nur durch die Unschärfe schwer sagen. Am einfachsten ist es, Objekte vor und hinter sich zu haben und zu sehen, welches scharf ist, und so festzustellen, ob es zu weit oder zu nah ist ... dies geschieht auf die gleiche Weise wie durch die Kalibrierung des Autofokus eines Objektivs mit ein Lenscal-Tool wie dieses .

ohne solche Objekte ist es schwer zu sagen.

NEIN

es ist technisch nicht möglich anhand der Unschärfe allein zu erkennen, wie weit bzw. in welche Richtung das Bild unscharf ist.

Aus diesem Grund müssen Autofokussysteme mit Kontrasterkennung nach Fokus "jagen", indem sie wiederholt den Fokusabstand ändern und prüfen, ob das Bild besser oder schlechter geworden ist.

Im Gegensatz dazu wissen Phasendetektions-AF-Systeme (theoretisch) genau, wie weit und in welche Richtung sie den Fokus ändern müssen, um eine optimale Schärfe zu erreichen.

Natürlich ändert sich das Bild, wenn Sie Kontexthinweise von anderen Objekten im Bild berücksichtigen (dh "raten"), aber das ist etwas, was derzeit nur organische Betrachter tun können. Dies könnte sich mit KI-Algorithmen in der Kamera ändern, aber ich vermute, dass andere Fortschritte den reinen CD-AF vorher verbessern werden. (siehe Link von @szulat aus einem Kommentar: https://www.imaging-resource.com/PRODS/panasonic-gh4/panasonic-gh4TECH.HTM )

In bestimmten Fällen könnte die Software dies anhand anderer Artefakte/Aberrationen bestimmen, die auf eine Unschärfe zurückzuführen sind - z. B. Sphärochromatismus ....
Also eigentlich ja ?
@EricDuminil Ja . Diese Antwort ist einfach falsch. Eine Antwort ist nicht unbedingt richtiger, nur weil der Text in fetten, großen Buchstaben steht.
Die Frage, die gestellt wurde, als ich darauf antwortete, war: "Können Sie anhand der Unschärfe erkennen, ob es sich um einen Back-Fokus oder einen Front-Fokus handelt?" von Unschärfe. also nicht von anderen Effekten. Bitte beweisen Sie mir das Gegenteil.
@jarnbjo: Es ist üblich (mehr auf einigen Stackexchange-Sites als auf anderen), eine Antwort mit einer fettgedruckten TL: DR-Überschrift zu beginnen und dann die Schlussfolgerung zu unterstützen. Ich hoffe, Sie machen Witze, denn dies sieht aus wie ein legitimer Versuch, eine gute Antwort zu geben (nicht fett, um jemanden zu überzeugen), aber ich habe einfach nicht an einige der in den Top 2 erwähnten Effekte gedacht Antworten (deine und user82310), mit denen Sie Informationen aus der Unschärfe selbst ohne Phaseninformationen gewinnen können. +1 diese Antwort, weil der Punkt zum Phasenerkennungs-AF interessant ist.
Die aktuellen Top-2-Antworten verwenden chromatische Aberration und Wissen über eine bestimmte Blendengeometrie, nicht nur die Unschärfe selbst.

Ja, wenn der Inhalt Kanten in unterschiedlichen Abständen enthält.

Wenn Sie feststellen können, dass ein weiter entferntes Objekt unschärfer ist als ein näheres, ist es weiter von der Fokusebene entfernt. Das bedeutet, dass der Fokus zu kurz ist.

Wenn umgekehrt die entfernten Objekte weniger unscharf sind als die im Vordergrund, ist der Fokus zu lang.

Mit einem Flugzeug am Himmel wird es schwierig. Im Gegensatz zu anderen Objekten, die in unterschiedlichen Entfernungen verfügbar sind (Vögel, Blute, …), können Sie es nicht einfach visuell vergleichen.

Einige Objektiv/Kamera-Kombinationen können die Fokusentfernung verfolgen und schreiben sie in das EXIF. Dies ist jedoch nicht sehr zuverlässig, könnte Ihnen aber einen Hinweis geben. Wenn Sie den Flugzeugtyp kennen und daher seine tatsächliche Größe nachschlagen können, können Sie seine ungefähre Entfernung berechnen und diese mit der Fokusentfernung vergleichen.

Diese Seite mit ihrem Rechner kann Ihnen dabei helfen: https://www.scantips.com/lights/subjectdistance.html

Nun, dann war die Frage nicht klar. In diesem Fall ist es einfach. Suchen Sie nach anderen Elementen entweder vorne oder hinten, die im Fokus stehen. Aber wenn es das ist, was gefragt wurde, frage ich mich, warum es gefragt wurde, da dies offensichtlich ist, nicht wahr?
@Yaba "ein Flugzeug, das zu weit vor deinem Motiv steht". Ich denke, wenn ein Flugzeug zu nah vor dem ist, was Sie aufnehmen möchten, und in einem Bewegungszustand, der es schwierig macht, sich darauf zu konzentrieren, haben Sie dringendere Probleme, als ein gutes Foto zu machen.
@Yaba Die Frage ist, ob es Aspekte des unscharfen Teils eines Bildes gibt, die Ihnen sagen können, ob es sich um einen Back-Fokus oder einen Front-Fokus handelt. Möglicherweise haben Sie nichts vor oder hinter dem Thema zu erzählen. Die Rückfokussierung würde das beabsichtigte Bild "hinter" die Film- / Sensorebene bringen, die Frontfokussierung davor. Das bedeutet, dass die Frontfokussierung es auch umkehrt. Ich dachte, dies könnte das Erscheinungsbild der Unschärfe auf merkliche Weise beeinflussen. Ich frage aus Interesse.
OK, verstanden. Es gilt aber immer noch was ich geschrieben habe. Solange Sie die tatsächliche Größe des Motivs kennen, können Sie seine tatsächliche Entfernung berechnen (falls Sie sie nicht kennen) und sie mit den EXIF-Brennweitendaten vergleichen, um einen Hinweis zu erhalten.
@Yaba Danke! Aus den Fragen hier geht hervor, dass es eine Reihe von Dingen gibt, die funktionieren können, aber sie hängen eher vom Kontext ab als von einem bestimmten Weg. Da ich Filme drehe, habe ich keine Exif-Daten (und nicht alle meine Objektive haben Fokusindikatoren), aber dies ist sicherlich eine gültige Option für Digitalaufnahmen.

Ja Sphärochromatismus.

Sie haben nichts in der Fokusebene. Sie haben keine Möglichkeit, die Brennweite oder mehrere Bilder zu verschieben, um das Leben eines Fokussystems zu vergleichen. Sie haben keine Motive mit unterschiedlichen Entfernungen und somit unterschiedlich stark unscharf. Sie haben ein Motiv in einer Entfernung und es ist unscharf, die Frage ist nah oder fern?

Licht konvergiert / fokussiert nicht genau gleich. Grünes Licht anders als magentafarbenes Licht. In der Linsenformel haben Sie nicht nur eine Fokusentfernung UND Schärfentiefe und Beugung. Sie haben auch eine Tiefenschärfe am Sensor / Film. In einem langen Tele schnelles Objektiv weit offen geschossen. FAR-Weiße haben einen grünen Randumriss und nahe Oit, wenn fokussierte Weißtöne einen magentafarbenen Randumriss haben. Dies kann auch Blau-Gelb-Sphärochromatismus sein. Aber grünes Magenta ist am häufigsten. Es tritt hauptsächlich bei lichtstarken, WEIT geöffneten Objektiven auf (mehr Licht trifft auf die schlechte Kurve am äußeren Rand des Objektivs), sodass ich sogar bei einem weit geöffneten FAST-Objektiv gesehen werden kann. Durch engeres Schließen des Verschlusses wurde dies beseitigt.

Wenn Sie mehr über die Brennweite, den Fokusabstand und die Blendengröße wissen, können Sie besser feststellen, ob Sie nah oder fern fokussiert sind. Die grundlegende Antwort ist JA, Sie könnten es anhand verschiedener chromatischer Aberrationen herausfinden. Axiale und laterale und primäre/sehr häufige nicht apochromatische Objektive (alle nicht $$$-Objektive) haben dies. Apochromatische Linsen begrenzen den Bereich der Linse/Blende nur dort, wo die Lichtfarbe zusammenfällt